巖土錨固技術研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢綜述

王波

摘 要 通過巖土錨固技術的歷史發(fā)展，從錨桿荷載傳遞機理和巖土錨固作用機理論述巖土錨固技術的理論研究現(xiàn)狀；從標準化建設、設計、錨材和施工工藝等方面，論述了巖土錨固技術的應用現(xiàn)狀；從理論研究和工程應用指出了目前巖土錨固技術存在的問題；最后介紹了巖土錨固技術的發(fā)展趨勢。

關鍵詞 巖土工程 錨固技術 研究現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢

中圖分類號：TU472 文獻標識碼：A

0引言

巖土錨固是通過埋設在地層中的錨桿（索）（以下統(tǒng)稱錨桿），將結(jié)構(gòu)物與地層緊緊地聯(lián)鎖在一起，依賴錨桿與周圍地層的抗剪強度傳遞結(jié)構(gòu)物的拉力或使地層自身得到加固，從而增強被加固巖土體的強度，以保持結(jié)構(gòu)物和巖土體的穩(wěn)定性。由于影響巖土錨固效果因素眾多，為了充分發(fā)揮巖土錨固技術在工程加固方面的應用，需要深入研究錨桿的荷載傳遞機理及巖土錨固作用機理，掌握巖土錨固技術應用現(xiàn)狀、存在的問題和發(fā)展趨勢。

1研究現(xiàn)狀

1.1錨桿荷載傳遞機理研究

隨著巖土錨固技術的應用，逐漸形成了對巖土錨固技術本質(zhì)的認識和研究，充分利用具有較大剛度和強度的材料來加強軟弱破碎的巖土體，同時發(fā)揮巖土體的自穩(wěn)能力，達到穩(wěn)定工程結(jié)構(gòu)物的目的。當錨桿和漿體發(fā)生一定的相對位移后，兩者界面部位發(fā)生破壞，這時錨索和灌漿體之間的摩擦阻力發(fā)揮主要作用，且摩擦阻力隨灌漿體的剪脹而增加，增大錨桿表面的粗糙度則能夠提高摩擦阻力。

1.2巖土錨固作用機理研究

從概念上講，巖土錨固作用機理研究經(jīng)歷了三個階段：

（1）建立在結(jié)構(gòu)工程概念之上的巖土錨固作用機理，基于“荷載-結(jié)構(gòu)”模式，把巖土體中可能破壞部分的重量及其他外力作為荷載由支護承擔，包括錨桿支護的懸吊理論、組合梁理論、承載拱理論等；

（2）建立在巖土工程概念之上的巖土錨固作用機理，強調(diào)充分發(fā)揮圍巖土體的自身強度及自穩(wěn)能力，使錨桿支護由支撐概念轉(zhuǎn)變?yōu)榧庸谈拍?，由被動承載改變?yōu)橹鲃蛹庸蹋?/p>

（3）建立在地質(zhì)工程概念之上的巖土錨固作用機理，不僅充分考慮了巖土體自穩(wěn)能力，還考慮環(huán)境因素與工程的相互作用。

2應用現(xiàn)狀

2.1標準化建設

為使巖土錨固技術的設計、施工等符合經(jīng)濟合理、技術先進、安全可靠的原則，我國相繼頒發(fā)了《土層錨桿設計施工規(guī)范》（CECS22：90）、《錨桿噴射混凝土支護技術規(guī)范》（GB50086-2001）、《巖土錨桿（索）技術規(guī)程》（CECS22：2005）等，反映了我國錨固領域的新成果與新水平。

2.2設計方法

針對不同的工程類型，巖土錨固技術的設計分析理論和方法也存在較大差異。

（1）地下工程的錨固設計方法主要有三種：①分析法，包括彈塑性分析和極限分析兩種類型；②經(jīng)驗法，包括基于工程類比的經(jīng)驗設計法和基于專家經(jīng)驗的錨固設計法；③新奧法，以工程經(jīng)驗為基礎，以現(xiàn)場監(jiān)測為反饋信息進行隧道支護和施工指導。

（2）巖土邊坡的錨固設計方法主要包括三個步驟：①確定潛在滑移體的位置、大小，進行滑動力的識別與計算；②對加固滑移體的錨固力進行計算；③對錨固參數(shù)與施工工藝進行優(yōu)化設計。

（3）基坑工程錨固設計程序涉及到四個環(huán)節(jié)：①非支護條件下邊壁穩(wěn)定性計算；②確定相應的噴、錨、網(wǎng)支護參數(shù)；③支護條件下邊壁穩(wěn)定性校核。

2.3施工工藝

錨固工程的施工主要包括錨孔鉆造、錨盤制安、錨孔灌漿、鋼筋制安、混凝土澆灌、錨筋張拉鎖定和封錨等關鍵工作流程。

3存在問題

（1）巖土錨固理論研究主要存在問題：①理論研究滯后于工程應用；②設計中缺乏對錨固段受力機理的微觀分析，以及對整體加固安全度、荷載安全度、材料強度安全度等的分項系數(shù)表達；③錨桿加固機理尚缺乏行之有效的計算方法；

（2）巖土錨固技術工程應用主要存在問題：①錨固體存在預應力損失及受力不均勻問題；②錨固體系的耐久性、安全性檢測及評價方法亟待完善；③專門性的錨固體系防腐研究工作開展較少；④地下水問題有待于進一步解決。

4發(fā)展趨勢

4.1技術理論

巖土錨固技術的理論研究：

（1）錨桿荷載傳遞機理的研究應考慮粘結(jié)應力非均勻分布的事實，提出切合實際的單錨承載力的計算方法；

（2）根據(jù)半理論半經(jīng)驗的設計原則，提出慮及群錨效應的系統(tǒng)錨桿支護的實用計算方法；提出慮及群錨效應的系統(tǒng)錨桿支護計算方法；

（3）進一步加強錨固機理研究，包括錨桿預應力對巖土體應力重分布及巖土體力學性能的影響，錨固體對巖土體物理力學性質(zhì)的影響和錨桿與巖土體之間的相互作用；

4.2工程應用

巖土錨固技術的工程應用研究：

（1）高承載力錨桿的研發(fā)、生產(chǎn)及應用；

（2）應用于復雜地層的輕型、高效、快速及多功能鉆機及測試設備的研發(fā)；

（3）開發(fā)錨桿新品種和新工藝，加強錨桿及其配套設備的工廠化生產(chǎn)。

5結(jié)語

巖土錨固技術自上世紀以來，取得了長足進步。在科技創(chuàng)新的今天，其技術還不能滿足工程實踐的要求。因此，應在國內(nèi)外已有成果的基礎上，大力推進理論研究和工程應用的發(fā)展和創(chuàng)新。

參考文獻

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